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无机抗菌剂抗菌性能方法及材料运用

无机抗菌剂抗菌性能方法及材料运用

前言:

随着科学技术的不断发展,人们对环境微生物的认识和研究不断提高和深入,各种致病细菌、病毒和真菌不仅仅给人类带来疾病,甚至使人致命,这对社会造成了特大的危害。2000年,日本和韩国等国家发生口蹄疫;1996年,日本发生致病性O-157大肠杆菌全国性感染事件;2003年,中国等国家SARS 病毒的出现,引起了全球性的恐慌。因抗菌材料能从根本上杜绝人与物、人与人、物与物之间细菌的交叉感染。因此,抗菌材料在全世界受到了普遍欢迎与重视。在日本以及欧美发达国家中,抗菌材料已被广泛应用于纺织、医药、服装和食品包装等领域。在了解无机胶凝材料的水化硬化过程之中,务必借用如今的测试方法,不断深化了解无机胶凝材料在各组成过程之中的认识,推进无机胶凝材料学科的开展,所以了解部分常用的测试办法,对从事无机胶凝材料的科研工作人员是非常有必要的。

无机抗菌材料的测试方法

1、抑菌环法:

抑菌环法即是定性试验方法,用于含有溶出性抑菌剂产品与对溶出性抑菌剂的鉴定为多。利用抗菌剂不断溶解经琼脂扩散形成不同浓度梯度,以显示它抑菌作用。试验时灭菌生理盐水调至浓度为108个Pml,与营养液混合固化成试验平板,把材料加工成直径一定的圆片,置于平板中央,在此圆片周围出现菌生长禁止区,经37e培养18h后,参比材料与较抗菌材料抑菌圈的面积,评价抗菌材料的性能。

2、薄膜密着法:

这是日本工业标准提出的试验方法。即是将抗菌制品制成一定面积的供试片,未加抗菌剂的制品制成一样大小参比片,滴上一定菌液,使菌液在试片上铺开成膜,于菌膜上覆盖PE薄膜,37e恒温条件下保存18~24h。之后用磷酸缓冲液将菌液洗下,采取菌落计数法测生存菌数,参比片与计算供试片的增减值差,评价抗菌制品的抗菌力。这种方法适用于检测抗菌型硬质表面的陶瓷、塑料、金属制品、橡胶的抗菌性能。

3、振荡烧瓶法:

通过样品在液体中快速长时间振荡,增加抗菌产品与微生物内抑菌剂的接触以显示其抑菌作用,适用于非溶出性抗菌纤维、织物等表面粗糙的制品检验。

4、浸渍法

这方法将对照织物和试样分别放于三角瓶中,用含有肉汤培养基的试验菌悬浊液接种于对照织物和试样上,于37e培养20h后,分别将培养前后试样上的细菌洗下,测定细菌的数量,计算出试样上细菌减少的百分率。这方法适用于溶出性抗菌织物的检测。

5、盖玻片法:

将试样铺上菌液放于平皿中,罩上可滤过紫外光的石英玻璃罩,在非灭菌型紫外线灯下光照一定时间之后测定菌数,计算增减值差,评价光催化型抗菌制品的抗菌力。这种法是针对光催化型抗菌制品的检测。

6、统一试验法:

把材料切成18长的试验片,称取0.4g放入300ml广口瓶中,在压力消毒锅中于12e灭菌15min。菌液经过培养之后以1P20倍数的培养液稀释,调成浓度为105个Pml的悬浊液,在试验片上滴菌悬浊液0.2ml,使菌液以菌滴形式存在,恒温35~ 37e培养18h后,测定生存菌类,比较灭菌率。这种方法主要适用于疏水性制品的检测。

7、滴下法:

菌液用1P500倍数的培养液稀释成浓度为104个Pml的悬浊液,在试验片上滴数滴或1滴该悬浊液,使菌液以液滴形式存在,在37e下恒温保存18~20h,测生存菌数,计算增减值差,评价抗菌制品的抗菌力。此方法适用于具有吸水性的抗菌制品性能检测。

无机抗菌材料的应用

无机抗菌材料因为使用方便、耐热性高、化学稳定性好、长效性、抗菌广普性及对人体安全性高等许多优点,被广泛使用于陶瓷、纤维、搪瓷、建材、塑料、涂料等领域,制成各种抗菌制品,其应用如下:

1、纺织工业

抗菌技术在纺织行业的使用领域比较广泛,可用于开发各种类型的抗菌功能纺织品,例如:毛巾、手套、枕巾、床单、厨房用品等,。满足人们对健康环保的要求,甚至能起到医疗保健的作用。日常生活中,衣物会产生臭味,这是体臭和细菌臭共同作用的结果。细菌会新陈代谢,代谢的产物产生氮化物或硫化物而发出臭味,细菌的人体汗液与排泄物也会发生化学反应产生臭味。抗菌纺织品的加工有:后加工型和填充型,这2种。后加工型即是指将抗菌剂通过氢键或化合键结合在纤维表面。跟填充型相比,它的抗菌性能持续时间短,耐洗性差。填充型即是指将纤维混纺与抗菌剂织成纤维,它的抗菌效果时间长。日本的平松宪二对制得的抗菌布料进行耐久性及抗菌试验,其结果表明:这布料对绿脓杆菌、大肠杆菌、枯草杆菌、白癣菌、肺炎杆菌等具有良好的抗菌性能。

2、塑料

日常生活中,存在着各种各样的塑料制品,例如:卫生间设施、厨房用具、垃圾桶、食品包装袋、壁纸、家用电器的塑料外壳等,因为温度和湿度关系,极易感染细菌,所以,对这类材料进行抗菌加工是非常必要的。

3、抗菌卫生陶瓷

目前人们使用的陶瓷制品,例如:便池、浴盆、洗手池以及各类建材制品,如内墙砖和地砖等在使用时常常接触带菌的人体,从而在陶瓷的表面可滋生和沾染各种致病细菌,人们与之接触之后极容易受到感染。此外,相关产品以及节水技术已成为我国科技工作者研究的热点课题。跟据调查,城市居民用水的75%左右消耗在卫生间以及附属设施的日常清洗。此外,因为卫生间和盥洗室等场合通常比较潮湿,极容易滋生细菌。因此,开发节水、抗菌自洁卫生陶瓷制品具有着重要的实际意义。利用抗菌技术开发自洁型卫生陶瓷,使细菌不能繁殖,从而有效抑制尿素分解,达到防止尿结石产生、减少臭味,实现节水目标。吴建峰等制得抗菌功能陶瓷釉面砖,抗菌卫生陶瓷具有着良好的抗菌耐久性和抗菌性能。

4、涂料

目前,我国建材行业的发展正处于一个迅速膨胀的阶段,商品房的需求非常旺盛,居住环境(例如:洗涤盆、水槽、瓷砖、便器、污物桶、电源开关等)中使用抗菌涂料,也是一个行之有效的抵抗感染,杀灭细菌的办法。因此抗菌防霉涂料具有很好的应用空间。抗菌防霉涂料有别于添加防腐剂的涂料,防腐剂是起到防止罐内微生物污染而变质。抗菌防霉涂料是针对涂料干膜受环境微生物的侵蚀长霉、品质下降,发黄,造成环境二次污染的问题而开发应用的。

5、家用电器

在目前,洗衣机在聚丙烯洗涤部件上已使用无机抗菌材料,这样洗衣机的洗涤桶就具备了防止细菌滋生的功能。食品盘、电冰箱内的内壁和果蔬盒等用聚苯乙烯、聚乙烯和ABS树脂制造的部分可用其它抗菌材料或抗菌性沸石处理,也可在其表面涂覆抗菌材料。在厨房、浴室等场所所使用的换气扇,已采取抗菌材料,主要为ABS树脂。此外,电话机的抗菌按键、抗菌话筒已推广应用。空调器的抗菌部件有遥控器外壳、接水盘、导风板、按键。

抗菌性能标准

现今,国内外抗菌评价标准有很多,没有统一的标准。目前常常用的有15个标准,例如:AATCC 100)1993,ISO846,AATCC 174)1993,AATCC 90)1982,AATCC 147)1993,ASTMG 22,JIS Z 2801)2000,BS 6085)1992,JISL 1902,GB 15979)1995,HGPT 3663)2000,JCPT 897)2002,FZPT01021)92,QBPT2591)。
无机抗菌剂简介

无机抗菌剂定义:

无机抗菌剂的特点是安全性、耐热性、耐久性较好,是目前纤维、塑料、建材中使用较多的抗菌剂。不足之处在于价格较高和抗菌的迟效性,不能像有机抗菌剂那样迅速杀灭细菌,而且对真菌、霉菌几乎没有抑制效果。

无机抗菌剂特点:

虽然无机抗菌剂存在一些不足之处,但因其在缓释长效性、耐热性、安全性、广谱性和可加工性等方面较天然、有机抗菌剂有明显优势,因此无机抗菌剂已成为目前抗菌材料及技术中研究应用最多的一类抗菌剂。

无机抗菌剂类型:

在无机抗菌剂中,主要有银系列、铜系列、锌系列和钛系列。在此基础上还有银锌复合体系、银锌铜复合系、无机有机复合体系、负离子体系等。在化学元素中,汞、铅、镉等金属也具有抗菌能力,但因其对人体有害而不被采用。

无机抗菌剂机理:

因抗菌元素和载体材料的不同各异。以银系为代表的抗菌剂属接触反应抗菌机理,当微量的银离子到达微生物细胞时,因后者带负电荷,依靠库仑引力使两者牢固吸附,进而破坏其电解质平衡,导致微生物由于细胞壁受损而被杀灭。

另一种观点认为,银离子穿透细胞壁进入细胞内部并与SH基反应,使蛋白质凝固,破坏细胞合成酶的活性,细胞丧失分裂增殖能力而达到抗菌的作用。此外,由于银离子的催化作用,将空气和水中溶解的氧变成了活性氧,它能损坏细胞表面结构从而达到抗菌作用。

以氧化钛为代表的抗菌剂属光触媒抗菌机理是,当含有紫外线的光照射到抗菌剂时,抗菌剂产生电子和空穴,产生的电子和空气中的组分反应生成过氧化氢,空穴和抗菌剂表面的微量水分反应生成氢氧自由基,可将有机物分解成CO2和水,从而具有抗菌自洁的作用。

针对不同的应用领域,可以设计出不同抗菌效果与时效的无机抗菌剂,其技术指标也因此而有所差异。研究表明,在无机抗菌剂中引入稀土元素可以激活银系和光触媒系抗菌剂,从而更有效地强化材料的抗菌效能。

结束语:

各种抗菌材料的研制和开发,对提高人类健康水平,改善居住环境,具有重要和积极的意义。抗菌材料的需求将会有巨大的市场,我们相信其制品的生产及抗菌剂与应用将成为与环境保护、人类健康发展等密切相关的热点课题。

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